抓现行:哈勃发现预期中的第5个超新星像

[ 录入者:gohomeman1 | 时间:2016-02-09 17:47:41 | 作者:gohomeman1 译 | 来源:哈勃官网 | 浏览:2835次 ]

原文标题:Caught in the Act: Hubble Captures First-Ever Predicted Exploding Star

原文作者:Patrick Kelly,Steve Rodney,Tommaso Treu;Mathias Jäger,Ray Villard

来自:哈勃官网; 发表时间:2015.12.16

翻译:gohomeman1  审校:Linq(编译版权所有,未经许可请勿转载)

2015.12.16:哈勃发现了预期中的第5个超新星像。这个别称“Refsdal”的超新星再现,是通过对多个星系团的质量模型进行分析后确定的,星系团的强大引力弯曲了超新星的光而产生多个像。作为哈勃科学前沿场项目观测的一部分,2014.11,首次发现超新星的图像出现在超星系团MACS J1149.5+2223的背后。天文学家辨认出四个特定的像,围绕在图像中一个星系周围,构成了罕见的“爱因斯坦十字”效果。光从星系团到达地球约需要50亿年,而超新星本身爆发还要早得多,大约在100亿年前。探测到Refsdal超新星的再现,为天文学家提供了独一无二的机会,以验证他们关于星系团的质量——尤其是神秘的暗物质——是如何分布的理论。

MACS J1149.6+2223星系团发现的超新星。大图:1.7MB,版权:NASA,ESA;研究者团队,下同。

本 图由哈勃高级巡天相机(ACS)的广域通道(WFC3)和第三代广域相机(WFC3)的近红外通道(IR)拍摄的图像组合而成,伪彩配色。因为距离遥远,所有的曝光都偏红端。其中 ACS,606nm(纳米)的橙光,814nm的近红外光,配色蓝;WFC3,1.05、1.25微米的近红外光,绿;1.40微米、1.60微米的红外光,配色红。星系团位于狮子座,离地球约50亿光年(红移z=0.54),天球坐标:赤经11时49分36.02秒,赤纬 22°23′48.1″。右图是超新星出现前后的该区域对比。

大量恒星以巨大的爆发结束其一生,但只有极少的超新星爆发恰好被我们现场直击。当它们发生时,我们正好看到那是纯粹的好运当头——直到这次为止。2015.12.11,借助美国宇航局(NASA)和欧洲空间局(ESA)合作的哈勃太空望远镜,天文学家不但如期看到了超新星爆发,而且它出现在预期的位置。

这颗超新星昵称“Refsdal”(注1),从超星系团MACS J1149.5+2223(注2)的图像中辨认出来。星系团的光约需50亿年抵达我们,而超新星爆发更早得多,约在100亿年前(注3)。

超新星出现前后的对比图,上图摄于2015.10.30,下图为2015.12.11。

Refsdal超新星的故事开始于2014.11,当时科学家从星系团图像中的一个星系周围,辨认出4个特定的像,它们构成了的罕见的“爱因斯坦十字”(Einstein Cross)效果。这个宇宙光学幻象是引力透镜(注4)的杰作:大质量星系的引力弯曲、放大遥远背景超新星的光,并形成多个像。

研究报告合作者、南卡罗莱纳大学的史蒂夫·罗德尼(Steve Rodney)解说:“当我们研究超新星时,我意识到宿主星系本身早就被确认为引力透镜作用的对象之一,因为星系团中质量的分布不同,宿主星系至少形成了三个有区别的像。”

星系的多个像构成了独一无二的机会。由星系团中的物质和暗物质共同组成的质量分布是不均衡的,因此光通过不同的光路径产生不同的像,包含超新星的这些像到达地球的时间也就有所区别。

通过分析星系团中其他星系的透镜效应,并比对2014.11的爱因斯坦十字事件,天文学家能够准确预测超新星现象的再现。他们计算得出,早在1998年超新星就曾经出现过,虽然当时没有望远镜注意到它。为了做出这些预测,他们必须使用某些极为复杂的建模技术。

此前研究对超新星位置的预言。大图:29.5MB

最新的比较分析报告首席作者、加州大学洛杉矶分校的托马索·特雷乌(Tommaso Treu)继续解释:“我们使用了7个不同的模型分析未来超新星将何时、在哪里出现。把哈勃、VLT的MUSE仪和凯克的原始数据收集齐全、输入数据、建立各种引力透镜模型并进行分析,都是巨大的工作量。引人注目的是,所有7个模型预计出现新的超新星像,都在同一个时间段。”(VLT是欧洲南方天文台甚大望远镜的缩写,MUSE是安装在其中一台VLT上的多目标成像光谱仪,译注)

从2015.10末,哈勃开始定期观测星系团MACS J1149.5+2223,希望观测到独特的遥远超新星回归,验证模型的正确性。2015.12.11,Refsdal超新星终如预言所示,闪亮重现。

发现和超新星再现报告首席作者、比较分析报告合作者、加州大学伯克利分校的帕特里克·凯利(Patrick Kelly)总结说:“哈勃已经展示了现代科学的极致,而通过观测检验模型预言为我们加深对宇宙的理解提供了有力帮助。”

探测到Refsdal超新星的再现,为天文学家提供了独一无二的机会,以验证他们关于星系团的质量——尤其是神秘的暗物质——是如何分布的理论。天文学家现在热切期盼哈勃前沿场项目将带来的其他惊喜。

哈勃对星系团的前期观测、以及对超新星再现的预言,详见:http://www.astron.ac.cn/bencandy-3-12218-1.htm

超新星呈现的爱因斯坦十字。大图:1.4MB

附注

1:这颗超新星之所以昵称为Refsdal,是为了纪念挪威天文学家Sjur Refsdal,他在1964年首先提出通过被引力透镜延时的超新星图像,研究宇宙的膨胀。

2、哈勃对MACS J1149.5+2223的观测,是作为空间光栅透镜放大巡天项目(GLASS)和哈勃科学前沿场项目的一部分进行的。两个项目都利用星系团的强大引力效应分析其中的暗物质分布,并探测后方极遥远的星系。

3、位于夏威夷莫纳卡亚峰的W.M.凯克望远镜,测量了宿主星系的红移,为z=1.491(前景星系团为z=0.54)。距离越远,红移越大,但并非固定比例关系。

4、引力透镜放大了背后极暗淡天体的光,使得哈勃能够得以一窥用其他方法无法探测的天体。这个过程首先由著名的阿尔伯特·爱因斯坦提出,现在科学前沿场项目专门使用此效应搜寻宇宙中极遥远星系。

5、自本文为止,从2011-2015年全部的哈勃官网的公开天文信息都已翻译完毕,未翻译的是人事、研究生、专人访问等无关内容。预祝大家新春快乐!

Tags:超新星 引力透镜 再现

责任编辑:gohomeman1

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